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JP2000030521A - 面発光光源 - Google Patents

面発光光源

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JP2000030521A
JP2000030521A JP19252298A JP19252298A JP2000030521A JP 2000030521 A JP2000030521 A JP 2000030521A JP 19252298 A JP19252298 A JP 19252298A JP 19252298 A JP19252298 A JP 19252298A JP 2000030521 A JP2000030521 A JP 2000030521A
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JP
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led
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conductive
light
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JP19252298A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Imai
Kenichi Ishii
Emiko Kitamura
Shigeru Myodo
康雄 今井
恵美子 北村
成 明道
健一 石井
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Mitsubishi Electric Lighting Corp
三菱電機株式会社
三菱電機照明株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 屋外、屋内の一般照明用として使用される照
明器具や透過形看板等の光源に最適な面発光光源を提供
することである。 【解決手段】 一端をヒートシンク2に熱伝導可能に接
続され、かつ電気絶縁層5で覆われた複数のLED素子
4が片面に電気絶縁物3を介して載置された板状の熱伝
導板1と、前記熱伝導板1の片面と離間して配置した薄
板状の拡散透過層6を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は例えば長寿命光源
であるLED素子を使用した大光束の面発光光源に関
し、特に屋外、屋内の一般照明用として使用可能な照明
器具或いは透過形看板等の光源に適する面発光光源に関
するものである。

【0002】

【従来の技術】従来より照明器具或いは透過形看板の光
源として、白熱電球、蛍光ランプ、HIDランプが使わ
れている。その他の光源としてLED素子を使用したも
のがある。例えば、図11はLED素子を光源に使用し
た従来の照明器具を示す断面図である。図において、7
は光が透過可能な中空筒状の端面を平滑にした導光板で
ある。8は前記導光板7の内表面に形成され、例えば拡
散反射率50%、拡散透過率40%の拡散層である。4
は導光板7の上側端面に円状に配置されたLED素子で
ある。9は導光板7の中心軸に配置された中空の支柱
で、所望の場所に固定される。10は導光板1の内側に
位置する支柱9の外表面に形成された反射層、11はL
ED素子4を電気的、機械的に結合している基板、12
は外殻である。

【0003】上記のように構成されたLED素子を光源
に使用した従来の照明器具においては、中空円筒状の導
光板7の上端面より入射したLED素子4からの光は、
導光板7の内側を全反射により下端面に向かって進行す
る。このとき、導光板7の内表面に形成された拡散層8
に到達した光は、全反射がくずれ、一部は導光板7の外
表面に向かい、一部は導光板7の内側に配置された反射
層10に向かう。この反射層10に到達した光は、反射
層10の反射面で反射して導光板7に向かい、拡散層8
の拡散透過率に見合った分が、導光板7の外表面から器
具外に放射される。導光板7の上端面より入射したLE
D素子4からの光のうち拡散層8に到達しない光は、下
端面から下方に放射される。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】従来、白熱電球、蛍光
ランプ、HIDランプは十分な光束があるが、寿命がそ
れぞれ1000〜2000時間、6000〜12000
時間、6000〜12000時間程度で、長くはない寿
命の度に交換しなければならない欠点を有している。

【0005】また、上記のようにLED素子を光源に使
用した従来の照明器具は、導光板7が円筒形のため、導
光板7の側面から放射される水平方向の光の強さがほぼ
均一で方向性がないものである。また、導光板7の下端
面から放射される光により足下の照明も可能である。し
かし、LED素子4の光束が小さいため、一般の照明に
使用するには被照射面の照度不足などの問題も存在す
る。

【0006】さらに、LED素子から放射された光は、
比較的指向性の少ない光であるが、LED素子が不連続
に配置されているために生ずる輝度の不均一さを、従来
例に示す導光板の利用などにより均一輝度の発光面を実
現することが考えられるが、上記のようにLED素子
は、寿命は長いが光束が低く一般の照明には難があるの
でこれを解消するべく、一般的に数mA〜20mAで発
光させている電流の増加によって光束を増加すると、素
子部の温度が高くなり効率の低下と寿命の低下を来すた
め、十分に電流を増加することができないという問題点
がある。

【0007】この発明は上記のような課題を解決するべ
くなされたもので、長寿命、均一な輝度、大光束の面発
光光源を得ることを目的とする。

【0008】

【課題を解決するための手段】この発明に係る面発光光
源の第1の発明は、一端をヒートシンクに熱伝導可能に
接続され、かつ電気絶縁層で覆われた複数のLED素子
が片面に電気絶縁物を介して載置された板状の熱伝導板
と、前記片面と離間して配置した薄板状の拡散透過層を
備えたものである。

【0009】また、第2の発明は、一端をヒートシンク
に熱伝導可能に接続された板状の熱伝導板と、複数のL
ED素子が電気絶縁物を介して載置された前記熱伝導板
の片面と一体的に設けた電気絶縁層とを備えたものであ
る。

【0010】また、第3の発明は、熱伝導板を中空板状
で内部に液相、気相の相変化する常温で液体の作動液を
封入したヒートパイプ又はサーモサイフォンとしたもの
である。

【0011】また、第4の発明は、LED素子を熱伝導
板の両面に載置したものである。

【0012】また、第5の発明は、LED素子を面状に
複数列並べたものである。

【0013】また、第6の発明は、拡散透過層の片面に
蛍光体を塗布したものである。

【0014】また、第7の発明は、熱伝導板の表面を鏡
面としたものである。

【0015】

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1を示す断面図、図2は同じく斜視図であ
る。図において、1は方形の薄板状に形成された熱伝導
板で、アルミニウム、銅等の熱伝導性に優れた金属材か
ら構成されている。2は放熱フィンを有しアルミニウ
ム、銅等の熱伝導性に優れた金属からなるブロック状の
ヒートシンクで、熱伝導板1の端部へ良好に熱伝導可能
に固定されている。3は熱伝導板1の片側の表面に形成
された電気絶縁物である。4はLED素子で、前記熱伝
導板1の片面に形成した電気絶縁物3を介して所望間隔
に載置されている。5は透明な電気絶縁層で、LED素
子4の周囲を包み込んで覆うように設けられている。6
は薄板状の所望拡散率で光が透過する拡散透過層で、前
記熱伝導板1の片面と所望の間隔を有して略平行になる
ように配置される。上記構成の面発光光源を一つのユニ
ットとしている。

【0016】上記のように構成された実施の形態1にお
いては、LED素子4に電流を流すと、LED素子4は
発熱し温度が上昇する。この熱は電気絶縁部3に伝導に
より伝わり、さらに、この電気絶縁物3を介して熱伝導
板1に移動する。この熱伝導板1は一端に固定されたヒ
ートシンク2側に流れが生じ、大気中に放散される。ま
た、複数のLED素子3から放射された光は、LED素
子が不連続に配置されているため不連続な光となり、全
体として輝度が一様な平面光源にならない。透明な電気
絶縁層5を透過し外方に位置する拡散透過層6に到達
し、拡散透過して輝度が平均化する。

【0017】熱伝導板1の熱抵抗は非常に小さいので、
LED素子4から放出された熱は効率よく外方に放出さ
れ、結果としてLED素子4の温度が低く押さえられ
る。個々のLED素子4から放射された光は拡散透過層
を透過することにより、外側から見るとこの拡散透過層
6全体が発光しているように見える。なお、LED素子
4の配置状態は、同一間隔、直線配置である必然性はな
く、必要に応じて適宜設計変更してよいものである。

【0018】実施の形態2.図3はこの発明の実施の形
態2を示す断面図である。以下実施の形態1と同様の形
状、機能を有する構成要素につては、同一符号を付し説
明を省略する。実施の形態1においては、LED素子4
が電気絶縁層5で個別に覆われている。この実施の形態
2では、透明な電気絶縁層5がLED素子4だけでな
く、熱伝導板1と一体的に設け全面を覆っている。前記
電気絶縁層5の外表面は、凹凸形状の拡散透過面として
いる。

【0019】上記のように構成された実施の形態2にお
いては、LED素子4と電気絶縁物とに空間が存在しな
いので熱伝導性に優れる。

【0020】実施の形態3.図4はこの発明の実施の形
態3を示す断面図である。図において、21は方形の薄
板状に形成されたヒートパイプまたはサーモサイフォン
で、前記熱伝導板1に替えて、中空板状で内部に液相、
気相の相変化する常温で液体の作動液を封入している。

【0021】上記のように構成された実施の形態3にお
いては、熱抵抗値が実施の形態1の熱伝導板1に比べて
10%以下の熱抵抗を実現できる。したがって、大きな
熱流を流すことができるとともに、実施の形態1に同じ
くヒートシンク2が一体なので放熱効率がさらに向上で
きる。

【0022】実施の形態4.図5はこの発明の実施の形
態4を示す断面図である。上記実施の形態1〜3におい
ては、LED素子4を熱伝導板1の片側に設けている
が、実施の形態4はLED素子4を熱伝導板1の両面に
複数載置したのものである。

【0023】上記のように構成された実施の形態4にお
いては、両面灯に適用できる。なお、LED素子4は、
両面が同一の配置間隔、配置状態である必然性はなく、
必要に応じて適宜設計変更してよいものである。

【0024】実施の形態5.図6〜図8はこの発明の実
施の形態5を示す斜視図である。この実施の形態5は実
施の形態1〜4でLED素子4を一列配置としているユ
ニットを、複数列配置したもので、図6は拡散透過層6
が一枚のもので全体を覆う状態に形成されている。ま
た、図7は拡散透過層6を一枚のもので形成するととも
に、ヒートシンク2が一本の連続したもので形成されて
いる。図8は拡散透過層6を一枚のものとするととも
に、ヒートシンク2も一本の連続したものとし、さらに
一枚の熱伝導板1にLED素子4を複数配列したもので
ある。

【0025】上記のように構成された実施の形態5にお
いては、LED素子4が一列のユニットを面状に複数列
並べてたので、発光部面積を広げるという所期の目的を
達成できる。

【0026】実施の形態6.図9はこの発明の実施の形
態6を示す断面図である。この実施の形態6は、実施の
形態1、3〜5において配置される薄板状の所望拡散率
で光が透過する拡散透過層6が、LED素子4と対向す
る面に蛍光体22を塗布したものである。

【0027】上記のように構成された実施の形態6にお
いては、照度の増加またはおよび光色を変更することが
できる。

【0028】実施の形態7.図10はこの発明の実施の
形態7を示す断面図である。この実施の形態7は、実施
の形態1〜6において熱伝導板1のLED素子4が載置
される面を、鏡面22としたもので、拡散反射率の高い
鏡面仕上げ、または拡散反射率の高い鏡面を有するよう
に他の材料を貼付することによって達成できる。

【0029】上記のように構成された実施の形態7にお
いては、熱伝導板1の表面は光の拡散反射率が向上し発
光効率をさらに高めることができる。

【0030】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、一端を
ヒートシンクに熱伝導可能に接続した熱伝導板にLED
素子を載置したので、LED素子温度を低く押さえるこ
とができるため、LED素子を大きな電流で駆動しても
効率が落ちず、寿命が低下することもない。さらに、拡
散透過層を有するため複数のLED素子から出た光を平
均化することができ、発光面の輝度の均一化が図れる。

【0031】また、一端をヒートシンクに熱伝導可能に
接続された板状の熱伝導板と、複数のLED素子が電気
絶縁物を介して載置された前記熱伝導板の片面と一体的
に設けた電気絶縁層とを備えたのでので、熱伝導性に優
れ、LED素子の寿命、効率の何れも向上する。

【0032】また、熱伝導板をヒートパイプまたはヒー
トシンクとしたので、放熱効率がさらに向上し大きな熱
流を流すことができるので、LED素子個々の温度も所
定温度に保つことができる。

【0033】また、LED素子4を熱伝導板1の両面に
複数載置したので、両面灯に適用できる。

【0034】また、LED素子を面状に複数列並べたの
で、発光部面積を広げることができる。

【0035】また、拡散透過層の片面に蛍光体を塗布し
たので、照度の増加またはおよび光色を変更することが
でき、用途の拡大等が図れる。

【0036】また、熱伝導板の表面を鏡面としたので、
熱伝導板の表面は光の拡散反射率が向上し、発光効率を
さらに高めることができ照度が増加する。

【図面の簡単な説明】

【図1】 この発明の実施の形態1を示す断面図であ
る。

【図2】 この発明の実施の形態1を示す斜視図であ
る。

【図3】 この発明の実施の形態2を示す断面図であ
る。

【図4】 この発明の実施の形態3を示す断面図であ
る。

【図5】 この発明の実施の形態4を示す断面図であ
る。

【図6】 この発明の実施の形態5を示す斜視図であ
る。

【図7】 この発明の実施の形態5を示す斜視図であ
る。

【図8】 この発明の実施の形態5を示す斜視図であ
る。

【図9】 この発明の実施の形態6を示す断面図であ
る。

【図10】 この発明の実施の形態7を示す断面図であ
る。

【図11】 従来の実施の形態を示す断面図である。

【符号の説明】

1 熱伝導板、 2 ヒートシンク、 3 電気絶縁
物、 4 LED素子、5 電気絶縁層、 6 拡散透
過層、 21 ヒートパイプ、22 蛍光体、23 鏡
面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明道 成 神奈川県鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱 電機照明株式会社内 (72)発明者 今井 康雄 神奈川県鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱 電機照明株式会社内 (72)発明者 北村 恵美子 神奈川県鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱 電機照明株式会社内 Fターム(参考) 3K014 LA01 LB04

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端をヒートシンクに熱伝導可能に接続
    され、かつ電気絶縁層で覆われた複数のLED素子が片
    面に電気絶縁物を介して載置された板状の熱伝導板と、
    前記片面と離間して配置した薄板状の拡散透過層とを備
    えたことを特徴とする面発光光源。
  2. 【請求項2】 一端をヒートシンクに熱伝導可能に接続
    された板状の熱伝導板と、複数のLED素子が電気絶縁
    物を介して載置された前記熱伝導板の片面と一体的に設
    けた電気絶縁層とを備えたことを特徴とする面発光光
    源。
  3. 【請求項3】 熱伝導板を中空板状で内部に液相、気相
    の相変化する常温で液体の作動液を封入したヒートパイ
    プ又はサーモサイフォンとしたことを特徴とする請求項
    1または2記載の面発光光源。
  4. 【請求項4】 LED素子を熱伝導板の両面に載置した
    ことを特徴とする請求項1、2または3記載の面発光光
    源。
  5. 【請求項5】 LED素子を面状に複数列並べたことを
    特徴とする請求項1、2、3または4記載の面発光光
    源。
  6. 【請求項6】 拡散透過層の片面に蛍光体を塗布したこ
    とを特徴とする請求項1、3、4または5記載の面発光
    光源。
  7. 【請求項7】 熱伝導板の表面を鏡面としたことを特徴
    とする請求項1、2、3、4、5または6記載の面発光
    光源。
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